使用一個 Pipe (Linux) 在 C 中創建雙向 Pipe 用於讀取和寫入

Question

是否可以使用一個 pipe 在進程之間進行讀寫？ 我的偽代碼很像下面。 我試過了，但它給了我一個錯誤，說“錯誤的文件描述符”。

create fd[2]
create pipe(fd)

parent:
     close fd[0]
     write something to fd[1]
     close fd[1]
     // wait for child's signal
     close fd[1]
     read the response fd[0]
     close fd[0]

child:
     close fd[1]
     read the pipe fd[0]
     close fd[0]

    // write an answer to the parent via the existing pipe
    // no need to close fd[0], since it's already closed
     write the answer fd[1]
     close fd[1]
     signal to the parent

提前非常感謝。

Answer 1

當您關閉文件描述符時，您將無法再使用它。
pipe 是單向的； 在許多應用程序中，您只需在兩個進程之間決定哪一個是讀取器，哪一個是寫入器。
但是通過特定的同步，您可以按照示例中的建議交換這兩個角色（請參閱下面的編輯）。

如果您需要雙向 stream，您可以使用socketpair(PF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0, fd) 。

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編輯，關於關閉不要太早

當您確定您的流程不再需要它時，只需關閉 pipe 的一端即可。

只是不要指望在同步信號之前檢測到文件結束，因為 pipe 的另一端還沒有關閉。

這個例子可能會有所幫助。

#!/usr/bin/env python

import sys
import os
import signal

fd=os.pipe()
p=os.fork()
if p==0:
  signal.signal(signal.SIGUSR1, lambda signum, frame: 0)
  os.write(fd[1], b'A')
  os.close(fd[1]) # I will never write again to this pipe
  signal.pause() # wait for the signal before trying to read
  b=os.read(fd[0], 1)
  os.close(fd[0]) # I will never read again from this pipe
  sys.stdout.write('child got <%s>\n'%b)
else:
  a=os.read(fd[0], 1)
  os.close(fd[0]) # I will never read again from this pipe
  sys.stdout.write('parent got <%s>\n'%a)
  os.kill(p, signal.SIGUSR1) # now the child is allowed to read
  os.write(fd[1], b'B')
  os.close(fd[1]) # I will never write again to this pipe
  os.wait()

Answer 2

是否可以使用一個 pipe 在進程之間進行讀寫？

從技術上講，是的，兩個進程可以使用單個 pipe 進行雙向通信。 pipe 本身沒有特殊要求來啟用此功能，但每個進程必須讓每個 pipe 端打開，只要他們想使用該端（與您的偽代碼相反）。 不過要明確一點：管道有一個寫端和一個讀端。 所有對 pipe 的寫入都必須 go 到寫入端，並且所有讀取都必須在讀取端執行，但多個進程可以使用每一端。

但是以這種方式使實際的雙向通信正常工作是非常棘手的，因為寫入 pipe 的任何數據都可以被任何打開讀取端的進程讀取，包括寫入它的進程（盡管只有一個會實際讀取每個字節），並且因為只要任何進程打開寫端，就沒有進程會在 pipe 的讀端觀察到文件結束信號。 因此，要雙向使用單個 pipe，您需要一些額外的 IPC 機制在通信進程之間進行調解，以確保每個進程都接收完整的消息，消息不會混合，並且如果適用，每個進程只接收定向的消息給它。

為每對通信進程設置兩個管道要容易得多，每個方向一個。